JP2002338618A - 重合体水溶液の製造方法 - Google Patents
重合体水溶液の製造方法Info
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Abstract
ダー等に適する重合体水溶液であって、着色が起こり難
い重合体水溶液の製造方法の提供。 【解決手段】 (a)アクリル酸単量体または(b)ア
クリル酸単量体およびそれと共重合性単量体からなる単
量体混合物を、水性媒体中でラジカル重合させて得られ
るpHが5以下である重合体水溶液にアリカリを添加す
ることにより中性またはアルカリ性の重合体水溶液を製
造する方法において、少なくとも重合体水溶液のpHが
5〜6の範囲にある間重合体水溶液中に還元性化合物
を、重合体を基準にして0.3質量%以上存在させておく
ことを特徴とする重合体水溶液の製造方法。
Description
ール防止剤または洗剤ビルダーなどとして好適な重合体
水溶液の製造方法に関するものであり、本発明によれば
製造時および貯蔵中のいずれにおいても着色の起こらな
い重合体水溶液が得られる。
ビルダーなどの用途には、一般的に数平均分子量が20
00〜10000程度のポリ(メタ)アクリル酸塩およ
び(アクリル酸塩/マレイン酸塩)コポリマーなどの水
溶性重合体が使用されている。かかる水溶性重合体は、
通常連鎖移動剤の存在下に水性媒体中で水溶性単量体を
ラジカル重合させることにより製造されている。上記水
溶性重合体の主要単量体として使用される(メタ)アク
リル酸塩については、重合時には、副反応が発生し難い
点で塩になっていない(メタ)アクリル酸を使用するこ
とが好ましい。その結果上記水溶性重合体は重合直後に
は酸性の水溶液として得られるが、分散剤または洗剤ビ
ルダーとしての物性は、ポリ(メタ)アクリル酸塩の方
が優れているため、上記酸性の重合体水溶液は水酸化ナ
トリウムなどのアルカリを添加して中和されることが一
般的である。
ル酸塩/マレイン酸塩)コポリマーなどの重合体水溶液
は、上記の中和の際または中和後貯蔵される期間中に着
色し易いという問題があった。この水溶性重合体が着色
し易いという傾向は一般的なものであり、例えば特開2
001−31722号公報においても、同様な水溶性重
合体の着色の防止のために、重合溶媒として溶存酸素濃
度が5ppm以下の溶媒を使用するという手段が提案さ
れている。しかしながら、この方法だけでは完全には着
色を防止できないのが現状である。
制した前記水溶性重合体の水溶液を得る方法を提供すべ
き鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は、(a)アクリル酸単量体または(b)
アクリル酸単量体およびそれと共重合性単量体からなる
単量体混合物を、水性媒体中でラジカル重合させて得ら
れるpHが5以下である重合体水溶液にアリカリを添加
することにより中性またはアルカリ性の重合体水溶液を
製造する方法において、少なくとも重合体水溶液のpH
が5〜6の範囲にある間重合体水溶液中に還元性化合物
を、重合体を基準にして0.3質量%以上存在させておく
ことを特徴とする重合体水溶液の製造方法である。以
下、本発明についてさらに詳しく説明する。
およびそれと共重合性単量体からなる単量体混合物を重
合に供する場合には、共重合性単量体の好ましい使用割
合は、全単量体の合計量を基準にして30質量%以下で
ある。共重合性単量体の使用割合が30質量%を越える
と、一般的に得られる重合体における分散性能が不十分
となり易く、共重合性単量体がアクリル酸塩の場合であ
っても重合系のpHが上がりその結果副反応が起こり易
くなり、好ましくない。アクリル酸と共に使用し得る共
重合性単量体としては、水溶性単量体が好ましく、具体
的にはアクリル酸塩、メタクリル酸、クロトン酸、フマ
ル酸、マレイン酸、イタコン酸およびそれらの塩等の不
飽和カルボン酸系単量体;2-アクリルアミド-2- メチル
プロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスル
ホン酸、( メタ) アリルスルホン酸およびそれらの塩等
のスルホン酸系単量体;( メタ)アクリル酸ヒドロキシ
エチル、( メタ) アクリル酸ヒドロキシプロピル、( メ
タ) アクリル酸ポリアルキレンオキサイド、( メタ) ア
クリル酸グリセリド、( メタ) アクリルアミド、アリル
アルコール、メタリルアルコール、N-アルキル( C=1
〜3) アクリルアミド、N-メトキシメチルアクリルアミ
ド、アクリロニトリル、N-ビニルピロリドン、酢酸ビニ
ル、( メタ) アクリル酸ジメチルアミノメチルおよびそ
の4級塩、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドおよ
びその4級塩、ジアリルジメチルアンモニウムおよびそ
の4級塩等が挙げられる。上記水溶性単量体以外に、(
メタ) アクリル酸アルキル、不飽和カルボン酸エステル
類およびスチレン等の疎水性単量体も所望により適量使
用することもできる。重合後に得られるアルカリ中和前
の重合体の構成は、アクリル酸単量体単位またはその塩
を主成分とすることが好ましく、具体的には全単量体単
位の合計量を基準にするアクリル酸単量体単位またはそ
の塩の割合が80質量%以上であることが好ましい。
重合開始剤の存在下に上記単量体を重合させる。重合開
始剤としては、公知のラジカル発生化合物が使用でき、
例えば過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アン
モニウム等の過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル等
のアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、
過酢酸、過コハク酸、クメンヒドロパーオキサイド、ジ
-t- ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物および過酸
化水素等が挙げられる。さらには、有機または無機の過
酸化物とともに還元剤を併用するレドックス系の重合開
始剤も好ましく使用できる。重合開始剤の好ましい使用
量は、単量体100質量部あたり0.1〜5質量部であ
る。反応温度は、50〜150℃の範囲から適宜選択す
ればよく、重合時間としては1〜10時間程度でよい。
重合媒体としては通常水が使用され、重合反応液におけ
る好ましい水の割合は60〜30質量%程度である。水
の使用割合が少ないほど、製造コスト的に有利な高濃度
の重合体水溶液が得られる。
10000程度の重合体を得ようとする場合、重合時に
連鎖移動剤を使用する。連鎖移動剤としては、ラジカル
重合において一般的に使用されている連鎖移動剤が使用
でき、具体例としては、イソプロピルアルコール等のア
ルコール、亜硫酸または亜硫酸水素塩等の無機イオウ化
合物、メルカプトプロピオン酸、メルカプトエタノー
ル、チオ安息香酸等のチオール化合物等が挙げられる。
好ましい連鎖移動剤は、重合終了後に除去するのが容易
である点および臭気が少ない点で、イソプロピルアルコ
ールおよび亜硫酸水素塩であり、さらに好ましくは、亜
硫酸水素塩である。連鎖移動剤の好ましい使用量は、目
的とする重合体の所望平均分子量、連鎖移動剤自体の連
鎖移動能、単量体の種類、重合開始剤の使用量および重
合温度によって異なる。概略では、平均分子量が100
00以下の水溶性重合体を得るためには、モノマー10
0gあたり連鎖移動剤0.01〜3モルが好ましい。
体、重合開始剤および連鎖移動剤を使用して、目的とす
る水溶性重合体を製造する。反応器に水性媒体を仕込ん
でおき攪拌下に、単量体、重合開始剤および連鎖移動剤
を徐々に、例えば1〜10時間程度かけて滴下し重合に
よる発熱が停止するまで重合を継続する。かかる重合の
末期に過酸化物を重合系に追加して重合率を向上させ、
残モノマーを低減させることが好ましい。過酸化物の好
ましい添加量は、単量体の合計量を基準にして0.5〜5
質量%である。上記操作によって得られる重合体水溶液
のpHが5以下の場合が本発明を適用する対象となる。
重合させる単量体としてアクリル酸を70質量%以上含
む単量体または単量体混合物を使用する場合には、上記
重合操作により通常pHが5以下の重合体水溶液が得ら
れる。
水溶液をアルカリで中和する際に、少なくとも重合体水
溶液のpHが5〜6の範囲にある間重合体水溶液中に還
元性化合物を、重合体を基準にして0.3質量%以上存在
させておく。還元性化合物の好ましい量は、1〜20質
量%である。重合直後の重合体水溶液中に還元性化合物
が、重合体を基準にして0.3質量%以上含まれておれ
ば、さらに還元性化合物を添加する必要はないが、0.3
質量%未満の場合には、後から還元性化合物を添加す
る。還元性化合物の添加時期は特に限定されないが、重
合体水溶液のpHが5に達した時期に添加するのが好ま
しい。還元性化合物の添加の仕方としては、水溶液とし
て添加するのが好ましく、例えば30分位の時間をかけ
て滴下してもよいしまた一時に添加してもよい。中和後
の重合体水溶液の好ましいpHは7付近であるが、所望
により7以上に調整してもよい。
ウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム等
の亜硫酸水素塩、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、
亜硫酸アンモニウム等の亜硫酸塩、硫化水素、二酸化イ
オウ、硫化ナトリウムおよび硫化アンモニウム等が好ま
しい。より好ましくは、亜硫酸水素塩および亜硫酸塩で
あり、特に好ましくは亜硫酸水素塩である。上記の事項
から明らかなとおり、還元性化合物として使用する化合
物の一部はラジカル重合における連鎖移動剤として使用
される化合物と同一である。従って、重合において比較
的多量に連鎖移動剤を使用した場合には、得られる重合
体水溶液中には、重合体を基準にして0.3質量%以上の
還元性化合物が含まれていることもある。しかしなが
ら、そうでないこともあり、特に残モノマーの低減のた
めに過酸化物を重合末期に追加する場合には、得られる
重合体水溶液における還元性化合物の存在量はほぼ零で
あり還元性化合物の添加が必要になる。重合末期に過酸
化物を添加した場合、還元性化合物の好ましい添加量
は、該過酸化物の添加量の0.5〜5倍当量であり、さら
に好ましくは過酸化物の添加量の1.2〜3倍当量であ
る。
具体的に説明する。なお、以下の例において、「%」は
「質量%」である。
を備えた容量2リットルのガラスフラスコに水220g
及び連鎖移動剤として亜硫酸水素ナトリウム3.5g を仕
込み、75℃に加温した。上記フラスコの内容液を攪拌
しながら、アクリル酸500gを水315gに溶解した
アクリル酸水溶液をポンプにより3.5時間かけて、フラ
スコに供給した。アクリル酸水溶液の滴下と併せて、過
硫酸ナトリウム2.5gを10%水溶液にしてまた亜硫酸
水素ナトリウム29.3g を30%水溶液にして、それぞ
れ3.5時間かけてアクリル酸水溶液とは別な滴下口から
反応器に添加した。上記添加が終了後、反応温度を80
℃まで昇温し、過硫酸ナトリウム2.4g(アクリル酸の
仕込み合計量を基準にして0.5質量%)を水溶液にして
反応液に30分かけて滴下した(この時反応液のpHは
約2であった)。その後、48%水酸化ナトリウムを用
いて反応液の中和を開始した。反応液のpHが5に達し
たとき、亜硫酸水素ナトリウム0.6g(重合体を基準に
して0.6質量%)を水溶液にして30分かけて滴下し
た。その後さらに中和を進めて、pHが7の重合体水溶
液を得た。得られた重合体水溶液のAPHAによる着色
度および該水溶液を70℃で10間放置した後のAPH
Aを測定した結果は、いずれの場合もAPHAは20で
あった。
で重合体水溶液に添加しないこと以外はすべて実施例1
と同様な操作を行い、pHが7の重合体水溶液を得た。
この重合体水溶液のAPHAは100であり、また該水
溶液を70℃で10間放置した後のAPHAは150で
あった。
として好適な比較的低分子量でシャープな分子量分布を
有する重合体を容易に得ることができ、しかも得られる
重合体水溶液に色が着かずしかも該重合体水溶液の貯蔵
中にも着色が起こらない。
Claims (4)
- 【請求項1】 (a)アクリル酸単量体または(b)ア
クリル酸単量体およびそれと共重合性単量体からなる単
量体混合物を、水性媒体中でラジカル重合させて得られ
るpHが5以下である重合体水溶液にアリカリを添加す
ることにより中性またはアルカリ性の重合体水溶液を製
造する方法において、少なくとも重合体水溶液のpHが
5〜6の範囲にある間重合体水溶液中に還元性化合物
を、重合体を基準にして0.3質量%以上存在させておく
ことを特徴とする重合体水溶液の製造方法。 - 【請求項2】 還元性化合物が亜硫酸水素塩であること
を特徴とする請求項1記載の重合体水溶液の製造方法。 - 【請求項3】 重合体の平均分子量が2000〜100
00であることを特徴とする請求項1また2記載の重合
体水溶液の製造方法。 - 【請求項4】 (a)アクリル酸単量体または(b)ア
クリル酸単量体およびそれと共重合性単量体からなる単
量体混合物を、水性媒体中でラジカル重合させ、重合末
期に過酸化物を追加してさらに重合を継続させた後、重
合を終了させて得られるpHが5以下である重合体水溶
液にアリカリを添加することにより中性またはアルカリ
性の重合体水溶液を製造する方法において、pHが5以
下である重合体水溶液に還元性化合物を添加して、少な
くとも重合体水溶液のpHが5〜6の範囲にある間重合
体水溶液中に還元性化合物を、重合体を基準にして0.3
質量%以上存在させておくことを特徴とする重合体水溶
液の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP2001147052A JP4496666B2 (ja) | 2001-05-16 | 2001-05-16 | 重合体水溶液の製造方法 |
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- 2001-05-16 JP JP2001147052A patent/JP4496666B2/ja not_active Expired - Lifetime
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